Nel 2017 un esercito di interferometri andrà a caccia di onde gravitazionali

Aparato sperimentale usato da Michelson e Morley nel 1887

Disegno dell’apparato sperimentale usato da Michelson e Morley nel 1887 per il loro noto esperimento (Photocredit: Scientific American).

CALIFORNIA – Secondo la Relatività Generale di Einstein la gravità non è altro che la curvatura geometrica del tessuto a quattro dimensioni dello spazio-tempo. Eventi cosmologici estremi, come la fusione di stelle di neutroni o l’attività dei buchi neri, inducono increspature nel tessuto quadrimensionale dello spazio-tempo.

Tuttavia, queste increspature – che abbiamo imparato a chiamare onde gravitazionali – sono estremamente deboli e la loro rilevazione è un’impresa a dir poco ardua. Per catturarle sono infatti necessari interferometri molto potenti. In un articolo su Science il Prof. Mansi Kasliwal, astronomo dell’Osservatorio di Pasadena, parla della gravità da una prospettiva cosmologica (e non prettamente fisica). Sostiene che nel prossimo quinquennio saranno numerose le collaborazioni interdisciplinari per riuscire a captare i segnali delle increspature. Perché è così difficile captare le onde gravitazionali? Il problema è tutto qui: sono previste dalle equazioni di Einstein ma sono difficili da osservare direttamente. Più in dettaglio, dal momento che le nostre conoscenze si basano solo sulle misurazioni già effettuate, gli scienziati hanno pensato ad un esperimento. Cosa accadrebbe se interferometri molto sensibili venissero distribuiti in vari punti intorno al globo?

Vediamo anzitutto cos’è un interferometro. Si tratta, in sintesi, di uno strumento per studiare gli effetti di composizione delle onde (in primis elettromagnetiche). Esso mette in evidenza le figure risultanti da questi effetti tramite l’ausilio di particolari percorsi seguiti dalla luce monocromatica (in origine era utilizzata quella bianca, ma oggi non si disdegnano anche atomi e neutroni, sfruttando le proprietà ondulatorie della materia). In pratica una figura d’interferenza è ottenuta suddividendo, indirizzando su percorsi diversi, e facendo convergere nuovamente un fascio di fotoni. Naturalmente i due percorsi devono avere lunghezze differenti – oppure aver luogo in materiali eterogenei – altrimenti sarebbe impossibile rendere evidente lo sfasamento nel cammino ottico dei due fasci suddivisi. Di interferometri ne esistono di diversi tipi, ma il più semplice è quello che vedete riportato nella figura all’inizio dell’articolo. Come sapete, Albert A. Michelson ed Edward Morley usarono proprio questo strumento per il noto esperimento con cui dimostrarono l’inesistenza dell’etere luminifero.

Rispondiamo ora alla domanda che ci siamo posti in precedenza. Cosa accadrebbe se interferometri molto sensibili venissero distribuiti in vari punti intorno al globo? Si formerebbe una struttura complessa in grado di dirci con certezza quando ci imbattiamo in questo tipo di onde. Vediamo in che modo. A partire dal 2017 saranno disponibili interferometri più potenti di quelli oggi in uso. Con questi strumenti, misurando il tempo che un fotone emesso da un laser impiega a spostarsi da una estremità del dispositivo a un’altra, se il fotone si imbatte nelle onde gravitazionali il dispositivo dovrebbe registrare una variazione nel tempo che il fotone impiega a percorrere la distanza tra le due estremità. I ricercatori sperano di raccogliere molti dati soprattutto per capire i punti d’origine delle onde gravitazionali, le cause che le hanno prodotte e la direzione che hanno seguito durante il loro viaggio. (Pubblicato originariamente su cyberscienza.it il 3/05/2013).

Annunci

Rispondi

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione / Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione / Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione / Modifica )

Google+ photo

Stai commentando usando il tuo account Google+. Chiudi sessione / Modifica )

Connessione a %s...